Tło

InnoKat

Instalacja InnoKat to oferowany przez InnoGea – spółkę z portfela Sarmatia Ventures – produkt (kompletna zintegrowana instalacja), które umożliwia zagospodarowanie dowolnych odpadów organicznych w sposób całkowicie bezpieczny dla środowiska, wraz z jednoczesną produkcją energii cieplnej lub elektrycznej, w oparciu o technologię InnoKat (Powered by PyroKat®).

Kluczowe rozwiązania technologiczne składające się na produkt InnoKat zostały opatentowane w Unii Europejskiej, Ameryce Płn., Japonii, Australii.

Produkt ten może być wdrażany samodzielnie przez InnoGea, lub w formie joint venture z:

  • właścicielami tradycyjnych lokalnych elektrociepłowni zasilanych węglem, lub
  • właścicielami przetwórni segregacji odpadów, lub
  • właścicielami przedsiębiorstw wytwarzających problematyczne organiczne odpady niebezpieczne, a także
  • dowolnymi przedsiębiorcami zainteresowanymi wdrożeniem technologii InnoKat na podstawie umowy podobnej w założeniach do umowy franczyzowej.

Szczególną możliwością wdrożenia technologii InnoKat jest umowa z przedsiębiorcą – operatorem instalacji InnoKat – zapewniającym finansowanie inwestycji oraz lokalizację dla niej (zgodnie z przepisami o ochronie środowiska). InnoGea zostaje generalnym wykonawcą instalacji, licencjonuje opatentowane technologie niezbędne dla jej działania, obejmuje także udziały w spółce przeznaczonej do wdrożenia technologii.

Instalacja InnoKat to instalacja modułowa (więcej poniżej). Oprócz wdrożenia pełnej technologii służącej produkcji energii elektrycznej lub cieplnej z odpadów, możliwe jest także autonomiczne i w pełni funkcjonalne wdrożenie wyodrębnionego modułu katalitycznego. Rozwiązanie takie, jako alternatywa dla systemów filtrów, może zostać wdrożone w sytuacji, gdy ubocznym produktem dowolnego procesu technologicznego są gazy odlotowe zawierające lotne związki organiczne (LZO). W uproszczeniu można uznać, że uzasadnieniem funkcjonalnym i ekonomicznym wdrożenia modułu katalitycznego oczyszczania gazów w procesie technologicznym jest udział LZO w masie gazów przekraczający 10%, przy czym im bardziej gaz jest szkodliwy dla zdrowia, tym większe uzasadnienie ekonomiczne wdrożenia modułu.

Technologia

Zintegrowana instalacja InnoKat składa się z trzech podstawowych modułów: modułu reakcyjnego, modułu katalitycznego oczyszczania gazów, modułu produkcji energii. Spośród tych modułów moduł katalitycznego oczyszczania gazów może zostać wykorzystany jako w pełni funkcjonalny moduł oczyszczania gazów poprocesowych w dowolnym procesie technologicznym, w którym ubocznym produktem są gazy odlotowe zawierające lotne związki organiczne (LZO). Moduły reakcyjne mogą różnić się zależnie od rodzaju odpadów stanowiących wsad do reaktora. Możliwe jest łączenie w jednej instalacji kilku różnych modułów reakcyjnych pracujących jednocześnie lub naprzemiennie.

OPIS OGÓLNY

Technologia InnoKat (Powered by Pyrokat®) oparta jest na procesie zgazowania odpadów organicznych, a następnie całkowitym katalitycznym utlenieniu gazów odlotowych i adsorpcyjnym oczyszczaniem gazów poprocesowych. Proces w świetle prawa zalicza się do tzw. termicznych metod przekształcania odpadów, ale radykalnie różni się od innych termicznych metod unieszkodliwiania odpadów (pyrolizy, spalania, i spalania plazmowego). Przede wszystkim temperatura procesu zgazowania jest niższa, co powoduje powstanie jedynie łatwych do zagospodarowania substancji w fazie gazowej: CXHY, H2, CO i CO2.

Proces zgazowania różni się od procesu pyrolizy tym, iż ten drugi prowadzony jest w temperaturze 800 do 1100oC i prowadzi do powstania kłopotliwych z technologicznego punktu widzenia ubocznych produktów takich jak smoła i koksik pyrolityczny.

Proces zgazowania różni się od procesów stosowanych w spalarniach odpadów przede wszystkim tym, że jest procesem bezpłomieniowym, w którym maksymalna temperatura nie przekracza 500oC w komorze reakcyjnej, a następnie 650oC w module dopalania katalitycznego gazów CXHY, H2, CO i CO2. Dzięki temu, do minimum zostało ograniczone powstawanie i emisja NOX, a chlorowce są konwertowane do HCl, stąd w procesie w ogóle nie występują wyjątkowo niebezpieczne dla zdrowia chlorowe dioksyny i furany.

Proces zgazowania znany jest od dawna. Zgazowanie węgla to technologia używana już na początku 19stego wieku do produkcji gazu wykorzystywanego do oświetlania ulic w miastach. Gaz uzyskiwany tą metodą dopiero w drugiej połowie 20go wieku został zastąpiony gazem ziemnym wysokometanowym wydobywanym ze złóż – dopiero wraz z rozwojem infrastruktury wydobywczej i przesyłowej gazu ziemnego, zamykane były tradycyjne gazownie zgazowujące węgiel. Przykładem przedsiębiorstwa wykorzystującego technologię zgazowania węgla do produkcji gazu może być spółka Warszawskie Zakłady Gazowe, prowadząca działalność w Warszawie od 1887 roku do 1970 roku , w obecnej dzielnicy Wola (do dziś znajdują się tam częściowo zrujnowane obiekty przemysłowe przy ul. Kasprzaka 25).

Stosowanie w dawnych gazowniach wysokiej jakości węgla kamiennego jako jedynego surowca w procesie zgazowania pozwalało na produkcję czystego, bezpiecznego w użyciu tzw. gazu miejskiego – bezpiecznego w rozumieniu takim, że jego spalanie nie skutkowało powstawaniem żadnych szkodliwych dla zdrowia substancji.

W module reakcyjny w technologii InnoKat następować może zgazowanie dowolnych substancji organicznych, nawet tak szkodliwych jak PCB (Polichlorowane bifenyle) lub DDT (Dichlorodifenylotrichloroetan). Skutkiem tego z modułu reakcyjnego mogą wydobywać się substancje (LZO – lotne związki organiczne) o znacznie bardziej złożonej strukturze niż składające się na tzw. gaz miejski. Problematyczne zatem staje się oczyszczanie tego gazu.

W tradycyjnych spalarniach odpadów, oraz w jedynej jak dotąd na świecie działającej w dużym rozmiarze instalacji zgazowania odpadów w Lahti, (Finlandia – Lahti Energy’s Kymijärvi II power plant http://www.lahtigasification.com/ , technologia dostarczona przez Metso http://www.metso.com/ ) oczyszczanie gazów następuje w systemie filtrów. Należy zauważyć, że w ani w tradycyjnych spalarniach odpadów, ani w instalacji w Lahti, nie są przetwarzane odpady niebezpieczne. Pomimo tego instalacja w Lahti o parametrach: zdolność przetwarzania odpadów ok. 220.000 Mg rocznie, zdolność produkcji energii 50 MWe oraz 90 MWt, opiera się o dwa moduły reakcyjne. Każdy z modułów reakcyjnych wymaga 1800 mechanicznych filtrów oczyszczających gaz. Filtry te mają żywotność 2-3 lata, po czym muszą zostać zastąpione nowymi.

Technologia InnoKat do oczyszczania gazów odlotowych zamiast filtrów mechanicznych wykorzystuje utlenianie tych gazów w środowisku katalitycznym (katalizatorami są głównie: platyna, rod i złoto). Takie rozwiązanie jest prostsze konstrukcyjnie (nie zawiera elementów mechanicznych), jest trwalsze w działaniu, a przede wszystkim znacznie skuteczniejsze w zakresie oczyszczania gazu. Czystość gazu poprocesowego w technologii InnoKat jest niemożliwa do osiągnięcia przy pomocy filtrów. Ponadto utlenianie katalityczne – zamiast zachodzącego w filtrach ochładzania gazu odlotowego, a tym samym zmniejszania jego energii – wywołuje wzrost temperatury gazu, zwiększając jego energię.

Podobnie jak zgazowanie, katalityczne utlenianie gazu jest rozwiązaniem znanym od dawna, i w przeciwieństwie do zapomnianego już procesu zgazowania, katalityczne oczyszczanie gazu jest rozwiązaniem stosowanym powszechnie, m.in. w miliardach samochodów poruszających się codziennie na świecie. Pierwszy samochodowy reaktor katalityczny oczyszczający gazy odlotowe z silnika powstał w 1975 roku.

  • Więcej o procesach zgazowania i oczyszczania gazów odlotowych możesz dowiedzieć się klikając tutaj

    Przykładowa literatura na temat zgazowania odpadów:

    1. Przegląd technologii zgazowania biopaliw stałych, Liliana Bonder, Marek Mirosz, Instal, 11/2007, 10-15
    2. Oczyszczanie i przetwarzanie gazu ze zgazowania biomasy w celu wytworzenia SNG, Julita Piskowska-Wasiak, Nafta-Gaz, 5/2011, 347-360
    3. Reaktory zgazowania biomasy w układach CHP – przyszłość energetyki odnawialnej w Polsce, Aleksander Sobolewski, Janusz Kotowicz, Katarzyna Matuszek, Tomasz Iluk, Polityka Energetyczna Tom 14 Zeszyt 2 2011
    4. Uwarunkowania techniczne i ekonomiczne nowych technologii wykorzystania węgla, Tomasz Chmielniak, Krzysztof Dreszer, Chemik, 2010 64 11, 759-772
    5. Zgazowanie biomasy – przykłady nowych technologii, Stelmach S., Wasielewski R., Figa J., Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 7 (2008)
    6. Zgazowanie odpadów komunalnych i przemysłowych, Waldemar Nikodem, Energetyka, maj 2008, 381-388
    7. Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń organicznych. Dezodoryzacja. Kazimierz Warmiński, Wykład Uniwersytet Warmińsko Mazurski w Olsztynie

Po oczyszczeniu gaz poprocesowy, podobnie jak w spalarni odpadów, może zostać skierowany do modułu energetycznego i wykorzystany do produkcji energii elektrycznej lub ciepła użytkowego.

Jako pozostałość procesu pozostają niepalne związki mineralne i metaliczne, których ilość, skład i proporcje składu zależą od morfologicznego składu odpadów wsadowych. W odrębnych procesach z pozostałości tych można odzyskać metale, w tym metale szlachetne.

RODZAJE ODPADÓW

Technologia InnoKat umożliwia przetwarzanie każdego rodzaju odpadów organicznych. Rodzaj przetwarzanych odpadów determinuje dobór właściwego rodzaju i wyposażenia modułu reakcyjnego. Moduły oczyszczania katalitycznego oczyszczania gazów oraz energetyczny mają konstrukcję niezależną od rodzaju odpadów. Przykładowe odpady możliwe do przetwarzania w technologii InnoKat to: osad ściekowy, RDF (Refuse Derived Fuel), muł węglowy, odpady ropopochodne, także zanieczyszczone metalami ciężkimi lub kwasami, biomasa, także zanieczyszczona olejami, rozpuszczalnikami, lakierami itp., odpady szpitalne i weterynaryjne, odpady elektroniczne, także po wstępnym wyodrębnieniu metali, opony.

SCHEMAT

Uproszczony schemat zintegrowanej instalacji przedstawia rysunek poniżej.

Surowiec wykorzystywany w technologii InnoKat, czyli różnego rodzaju odpady organiczne, gromadzone są w magazynach wstępnych, z których kierowane są w odpowiednich proporcjach do instalacji przygotowania wkładu do reaktora. Mieszanie różnych rodzajów odpadów ma na celu optymalizację przebiegu procesu, dla wkładu o zestandaryzowanej wartości energetycznej i zestandaryzowanej wilgotności. Następnie wkład ulega rozdrobnieniu oraz ujednorodnieniu struktury i podawany jest do zbiornika retencyjnego, znajdującego się bezpośrednio przy komorze reakcyjnej.

W komorze reakcyjnej zachodzi proces zgazowania podawanego z zbiornika retencyjnego wsadu, rozumiany jako proces transformacji termicznej bogatych w węgiel substancji organicznych, który odbywa się w podwyższonej temperaturze, w środowisku całkowicie pozbawionym tlenu lub w pomijalnie małej jego obecności. Proces ten z natury swojej ma charakter endotermiczny.

Podwyższoną temperaturę rzędu kilkuset stopni uzyskuje się w czasie rozruchu instalacji poprzez spalanie w dolnej części komory gazu sieciowego. Po zainicjowaniu reakcji spalania dolnej warstwy odpadów dopływ gazu jest odcinany i dalszy proces podgrzewania złoża ma charakter autotermiczny, z wykorzystaniem ciepła spalania odpadów zawartych w najniższej warstwie złoża w komorze reakcyjnej. Powietrze niezbędne do spalania gazu
i odpadów w tej warstwie podawane jest w dolnej części komory w ilości niezbędnej do podtrzymania spalania gazu i/lub spodniej warstwy odpadów, ale niewystarczającej do zainicjowania i utrzymywania procesu spalania wyższych warstw złoża w komorze. Gorące spaliny powstałe w omawianym procesie spalania przenikają wyższe warstwy złoża dzięki czemu, a także dzięki zjawisku przewodzenia, warstwy te ulegają podgrzaniu do temperatury w zakresie 200 – 520 °C właściwej dla zgazowania zachodzącego w złożu zgromadzonym w komorze reakcyjnej.

Efektem procesu zgazowania złoża odpadów jest zgromadzenie w przestrzeni komory ponad złożem
gazowych produktów procesu, a w dolnej partii komory – stałych pozostałości metalicznych i mineralnych po procesie. Stałe, nieszkodliwe, pozostałości są odprowadzane ze spodu komory, schładzane i kierowane na składowiska lub do dalszego przetwarzania w odrębnych procesach. Zależnie od składu wsadu można uzyskać 90 – 95% redukcję masy odpadów.

Gazowe produkty procesu zgazowania zbierające się ponad złożem stanowią gaz syntezowy z dużą zawartością gazów palnych, głównie: tlenku węgla, wodoru, metanu. Gorący gaz syntezowy jest w wysokim stopniu zanieczyszczony pyłem i innymi związkami, których skład zależy od morfologii odpadów wsadowych. Z tego powodu gaz ten w pierwszej kolejności poddawany jest oczyszczaniu z pyłów w wysokotemperaturowym filtrze okresowo oczyszczanym z osadów za pomocą instalacji wodnej.

Oczyszczony z pyłów gaz kierowany jest do reaktora katalitycznego, gdzie miesza się z wprowadzanym z zewnątrz powietrzem atmosferycznym. Tak powstała mieszanina gazu o obniżonej na wejściu temperaturze do ok. 300°C poddana jest procesowi dopalania katalitycznego w środowisku platyny, palladu oraz rodu. Dzięki zastosowaniu unikalnej metody produkcji katalizatora, z niespotykaną w innych technologiach niemal 100% skutecznością całkowitemu spaleniu ulegają tlenek węgla, wodór, metan i wszystkie pozostałe LZO – lotne związki organiczne. Temperatura gazów procesowych w procesie dopalania katalitycznego wzrasta i powstały gaz poprocesowy osiąga na wylocie temperaturę ok. 650°C.

Gaz niesie dużą ilość energii cieplnej, która przekazywana jest za pośrednictwem kotła odzysknicowego do modułu energetycznego. Krążąca w obiegu para wodna o temperaturze ok. 500°C zasila turbinę, a ta napędza generator energii elektrycznej. W wariancie kogeneracyjnej instalacji InnoKat z upustu turbiny może być wyprowadzone ujście ciepła użytkowego.

Po opuszczeniu przez gaz poprocesowy kotła odzysknicowego, jest on kierowany do reaktora DeNOX, w którym w temperaturze ok. 180°C jest oczyszczany z tlenków azotu. Następnie gaz przechodzi przez wymiennik wstępnego ogrzewu wody zasilającej kocioł odzysknicowy. Schłodzony w ten sposób do ok. 80°C gaz poprocesowy jest ostatecznie doczyszczany za pomocą adsorbera i płuczki alkalicznej, i trafia poprzez komin do atmosfery. W kominie skład gazu poprocesowego to niemal wyłącznie N2, CO2, i H2O. Inne substancje są w ilościach śladowych, znacząco niższych niż dopuszczają nawet najbardziej surowe przepisy o emisji gazów.

Przepisy

Rozważając implementację oferowanej instalacji InnoKat należy uwzględnić szereg zagadnień prawnych, a w szczególności:

  • przepisy o ochronie środowiska, zgodnie z którymi instalacja InnoKat jest traktowana jako instalacja termicznego przekształcania odpadów, w konsekwencji wymaga szeregu decyzji administracyjnych określających warunki korzystania z środowiska,
  • przepisy wspierające produkcję energii z źródeł odnawialnych, zgodnie z którymi znaczna część wyprodukowanej w technologii InnoKat energii elektrycznej i cieplnej to energia kwalifikowana jako pochodząca z odnawialnych źródeł energii, i w związku z tym traktowana w sposób uprzywilejowany,
  • przepisy o gospodarce odpadami, na podstawie których właściciel instalacji InnoKat może pobierać wynagrodzenie za przyjęcie odpadów do przetworzenia, zwiększające istotnie opłacalność produkcji energii elektrycznej,
  • przepisy o wspieraniu innowacyjności nadające przywileje podatkowe w zakresie CIT przedsiębiorcom inwestującym w technologię InnoKat,
  • przepisy o własności przemysłowej chroniące interesy twórców technologii InnoKat oraz jej dystrybutora, a także nabywców technologii (czasowa wyłączność terytorialna dla nabywców technologii),

przepisy dotacyjne regulujące tzw. perspektywę finansową 2014-2020, zgodnie z którymi szczególny nacisk jest położony na wspieranie zarówno przedsięwzięć innowacyjnych, jak i przedsięwzięć z zakresu energetyki odnawialnej, jak i przedsięwzięć zwiększających bezpieczeństwo energetyczne kraju – technologia InnoKat niewątpliwie ma cechy każdego z wymienionych przedsięwzięć.

InnoGea, spółka oferująca technologię InnoKat, świadczy kompleksowe usługi pozwalające nabywcom technologii implementację jej w sposób optymalny z prawnego punktu widzenia. InnoGea wspiera także nabywców w procedowaniu wniosków dotacyjnych finansujących wdrożenie technologii.

Sprzedaż

Osoby zainteresowane wdrożenia technologii InnoKat, zarówno w zakresie zintegrowanej instalacji, jak i w zakresie wyodrębnionego modułu katalitycznego, prosimy o kontakt z spółką Sarmatia Ventures – która zarządza właścicielem produktu, tj. spółką InnoGea.